Les astronomes de la NASA ont scruté le passé, au début de l'univers, à peine 650 millions d'années après le Big Bang, et ont vu comment sept galaxies en interaction formaient un protoamas.
Actuellement, ce protoamas est l'amas de galaxies le plus éloigné dont l'existence a été confirmée par les scientifiques. Les simulations montrent que le système deviendra l'un des plus grands et des plus anciens amas de galaxies connus de l'univers, plus de 100 fois plus massif que notre propre galaxie de la Voie lactée.
Un article décrivant les résultats de l'étude a été publié dans The Astrophysical Journal Letters. L'auteur principal est Takahiro Morishita, chercheur au Centre d'astronomie IPAC du California Institute of Technology.
Sept galaxies ont été découvertes pour la première fois grâce au télescope spatial Hubble de la NASA. Cependant, bien que toutes les galaxies aient été observées le long de la même ligne de visée, Hubble n'était pas assez sensible pour déterminer exactement à quelle distance les galaxies se trouvaient les unes des autres.
À l'aide du télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA, l'équipe a pu mesurer avec précision la distance entre la Terre et chacune des sept galaxies en mesurant une propriété appelée redshift. Le décalage vers le rouge est une mesure de la distance entre les galaxies et la Terre - plus une galaxie est éloignée, plus son décalage vers le rouge est important.
En raison de l'expansion de notre univers, la lumière des galaxies passe à des longueurs d'onde plus longues et "plus rouges" avec la distance, tout comme les ondes sonores d'une sirène d'ambulance passant devant vous passent à des fréquences plus longues et plus basses lorsque l'ambulance s'éloigne de vous.
Pour étudier le décalage vers le rouge d'une galaxie, les astronomes enregistrent ses spectres – l'arc-en-ciel des longueurs d'onde émises par la galaxie – et recherchent les signatures connues de molécules telles que l'hydrogène et l'hélium. Ces longueurs d'onde se déplaceront, ou rougiront, avec l'augmentation de la distance.
Étonnamment, chaque galaxie a le même décalage vers le rouge de 7,88, ce qui signifie 13 milliards d'années-lumière de la Terre (pour référence, une année-lumière, la distance parcourue par la lumière en un an est de 9,4 billions de km), indiquant qu'elles sont toutes entassées. Le système, situé dans la constellation Sculptor, est actuellement le protocluster confirmé par spectroscopie le plus éloigné à ce jour.
Parce que la lumière de ces galaxies voyage vers les télescopes depuis des milliards d'années, les astronomes les voient telles qu'elles existaient il y a très longtemps, seulement des centaines de millions d'années après la naissance de notre univers. Compte tenu de leur taille à l'époque, elles pourraient être parmi les premières galaxies à se former. Bien que nous ne puissions pas voir l'amas tel qu'il existe aujourd'hui, des simulations numériques suggèrent qu'il pourrait maintenant s'agir de l'un des plus grands amas de l'univers.
Les scientifiques disent que les grappes de cette nature sont très rares et difficiles à détecter. "Il est peu probable que nous trouvions un autre système spécial comme celui-ci avec JWST", déclare Morishita. "Étant donné que JWST voit des zones relativement petites du ciel, nous avons besoin d'un télescope qui peut voir la situation dans son ensemble."
Au cours de la prochaine décennie, des découvertes similaires seront rendues possibles par le télescope spatial Rome Nancy Grace, un futur observatoire de la NASA dont le lancement est prévu début 2027. Sa capacité à étudier de vastes zones sera plus de 100 fois supérieure à celle de JWST et facilitera l'identification des amas de galaxies dans l'univers primitif comme celui trouvé dans cette étude.
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